Fibre de verre

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La fibre de verre ( anglais américain ) ou la fibre de verre ( anglais du Commonwealth ) est un type courant de plastique renforcé de fibres utilisant de la fibre de verre . Les fibres peuvent être disposées au hasard, aplaties en une feuille (appelée tapis à fils coupés) ou tissées en un tissu . La matrice plastique peut être une matrice polymère thermodurcissable - le plus souvent à base de polymères thermodurcissables tels que l' époxy , la résine polyester ou vinylester - ou un thermoplastique .

Moins cher et plus flexible que la fibre de carbone , il est plus résistant que de nombreux métaux en poids, est non magnétique , non conducteur , transparent au rayonnement électromagnétique , peut être moulé en formes complexes et est chimiquement inerte dans de nombreuses circonstances. Les applications incluent les avions, les bateaux, les automobiles, les baignoires et les enceintes, les piscines , les spas , les fosses septiques , les réservoirs d'eau , les toitures, les tuyaux, les revêtements, les moulages orthopédiques , les planches de surf et les peaux de portes extérieures.

D'autres noms communs pour la fibre de verre sont le plastique renforcé de verre ( GRP ), [1] le plastique renforcé de fibre de verre ( GFRP ) [2] ou GFK (de l' allemand : Glasfaserverstärkter Kunststoff ). Parce que la fibre de verre elle-même est parfois appelée «fibre de verre», le composite est également appelé «plastique renforcé de fibre de verre». Cet article adoptera la convention selon laquelle «fibre de verre» désigne le matériau composite renforcé de fibres de verre complet, plutôt que seulement la fibre de verre qu'il contient.

Histoire [ modifier ]

Les fibres de verre ont été produites pendant des siècles, mais le premier brevet a été accordé à l'inventeur prussien Hermann Hammesfahr (1845–1914) aux États-Unis en 1880. [3] [4]

La production de masse de brins de verre a été accidentellement découverte en 1932 lorsque Games Slayter , un chercheur à Owens-Illinois , a dirigé un jet d'air comprimé sur un flux de verre fondu et produit des fibres. Un brevet pour cette méthode de production de laine de verre a été déposé pour la première fois en 1933. [5] Owens s'est joint à la société Corning en 1935 et la méthode a été adaptée par Owens Corning pour produire son "Fiberglas" breveté (orthographié avec un "s") en 1936. À l'origine, Fiberglas était une laine de verre dont les fibres emprisonnaient une grande quantité de gaz, ce qui la rendait utile comme isolant, en particulier à des températures élevées.

Une résine appropriée pour combiner la fibre de verre avec un plastique pour produire un matériau composite a été développée en 1936 par du Pont . Le premier ancêtre des résines polyester modernes est la résine Cyanamid de 1942. Des systèmes de polymérisation au peroxyde étaient alors utilisés. [6] Avec la combinaison de fibre de verre et de résine, la teneur en gaz du matériau a été remplacée par du plastique. Cela a réduit les propriétés d'isolation aux valeurs typiques du plastique, mais maintenant, pour la première fois, le composite a montré une grande résistance et prometteur en tant que matériau de structure et de construction. De nombreux composites de fibre de verre ont continué à être appelés «fibre de verre» (comme nom générique) et le nom a également été utilisé pour le produit de laine de verre à faible densité contenant du gaz au lieu du plastique.

On attribue à Ray Greene d'Owens Corning la production du premier bateau composite en 1937, mais il n'a pas procédé plus loin à l'époque en raison de la nature fragile du plastique utilisé. En 1939, la Russie aurait construit un bateau à passagers en matières plastiques et les États-Unis un fuselage et des ailes d'avion. [7] La première voiture à avoir une carrosserie en fibre de verre était un prototype de 1946 du Stout Scarab , mais le modèle n'est pas entré en production. [8]

Fibre [ modifier ]

Les renforts en verre utilisés pour la fibre de verre sont fournis sous différentes formes physiques: microsphères, hachées ou tissées.

Contrairement aux fibres de verre utilisées pour l'isolation, pour que la structure finale soit solide, les surfaces de la fibre doivent être presque entièrement exemptes de défauts, car cela permet aux fibres d'atteindre des résistances à la traction gigapascales . Si un morceau de verre en vrac était sans défaut, il serait aussi résistant que les fibres de verre; cependant, il n'est généralement pas pratique de produire et de maintenir un matériau en vrac dans un état sans défaut en dehors des conditions de laboratoire. [9]

Production [ modifier ]

Le processus de fabrication de la fibre de verre est appelé pultrusion . Le processus de fabrication des fibres de verre aptes au renforcement utilise de grands fours pour fondre progressivement le sable de silice , le calcaire , l' argile kaolin , le spath fluor , la colémanite , la dolomite et d'autres minéraux jusqu'à ce qu'un liquide se forme. Il est ensuite extrudé à travers des traversées, qui sont des faisceaux de très petits orifices (typiquement 5 à 25 micromètres de diamètre pour le verre E, 9 micromètres pour le verre S). [dix]

Ces filaments sont ensuite calibrés (enrobés) avec une solution chimique. Les filaments individuels sont maintenant groupés en grand nombre pour fournir une mèche . Le diamètre des filaments et le nombre de filaments dans la mèche déterminent son poids , généralement exprimé dans l'un des deux systèmes de mesure:

  • rendement , ou yards par livre (le nombre de yards de fibre dans une livre de matière; ainsi, un nombre plus petit signifie une mèche plus lourde). Des exemples de rendements standard sont 225 rendements, 450 rendements, 675 rendements.
  • tex , ou grammes par km (combien de grammes pèse 1 km de mèche, inversé par rapport au rendement; donc un nombre plus petit signifie un mèche plus léger). Des exemples de tex standard sont 750tex, 1100tex, 2200tex.

Ces mèches sont ensuite soit utilisées directement dans une application composite telle que pultrusion , enroulement de filament (tuyau), mèche de pistolet (où un pistolet automatisé coupe le verre en petites longueurs et le laisse tomber dans un jet de résine, projeté sur la surface d'un moule. ), ou dans une étape intermédiaire, pour fabriquer des tissus tels que le tapis à fils coupés (CSM) (fait de petites longueurs de fibres coupées au hasard, toutes liées ensemble), des tissus tissés, des tissus tricotés ou des tissus unidirectionnels.

Mat à fils coupés [ modifier ]

Le tapis à fils coupés ou CSM est une forme de renforcement utilisée dans la fibre de verre. Il se compose de fibres de verre disposées au hasard les unes sur les autres et maintenues ensemble par un liant.

Il est généralement traité en utilisant la technique de stratification à la main, où des feuilles de matériau sont placées sur un moule et brossées avec de la résine. Du fait que le liant se dissout dans la résine, le matériau se conforme facilement à différentes formes lorsqu'il est mouillé. Une fois la résine durcie, le produit durci peut être retiré du moule et fini.

L'utilisation d'un tapis à fils coupés confère à la fibre de verre des propriétés de matériau isotrope dans le plan.

Dimensionnement [ modifier ]

Un revêtement ou un apprêt est appliqué sur la mèche pour:

  • aident à protéger les filaments de verre pour le traitement et la manipulation.
  • assurer une bonne adhérence à la matrice de résine, permettant ainsi le transfert des charges de cisaillement des fibres de verre vers le plastique thermodurcissable. Sans cette liaison, les fibres peuvent «glisser» dans la matrice, provoquant une défaillance localisée. [11]

Propriétés [ modifier ]

Une fibre de verre structurelle individuelle est à la fois rigide et résistante en tension et en compression, c'est- à- dire le long de son axe. Bien que l'on puisse supposer que la fibre est faible en compression, ce n'est en fait que le rapport d'aspect long de la fibre qui le fait paraître; c'est-à-dire, parce qu'une fibre typique est longue et étroite, elle se déforme facilement. [9] D'autre part, la fibre de verre est faible en cisaillement, c'est-à-dire à travers son axe. Par conséquent, si un ensemble de fibres peut être agencé de manière permanente dans une direction préférée à l'intérieur d'un matériau, et si elles peuvent être empêchées de se déformer en compression, le matériau sera préférentiellement résistant dans cette direction.

En outre, en déposant plusieurs couches de fibres les unes sur les autres, chaque couche étant orientée dans diverses directions préférées, la rigidité et la résistance globales du matériau peuvent être efficacement contrôlées. Dans la fibre de verre, c'est la matrice plastique qui contraint en permanence les fibres de verre structurelles aux directions choisies par le concepteur. Avec un mat à brins coupés, cette directionnalité est essentiellement un plan bidimensionnel entier; avec des tissus tissés ou des couches unidirectionnelles, la directionnalité de la rigidité et de la résistance peut être contrôlée plus précisément dans le plan.

Un composant en fibre de verre est typiquement d'une construction «coque» mince, parfois remplie à l'intérieur de mousse structurelle, comme dans le cas des planches de surf. Le composant peut être de forme presque arbitraire, limité uniquement par la complexité et les tolérances du moule utilisé pour fabriquer la coque.

La fonctionnalité mécanique des matériaux dépend fortement des performances combinées de la résine (matrice AKA) et des fibres. Par exemple, dans des conditions de température sévères (plus de 180 ° C), le composant résine du composite peut perdre sa fonctionnalité, en partie en raison de la détérioration de la liaison de la résine et de la fibre. [12] Cependant, les PRFV peuvent encore montrer une résistance résiduelle significative après avoir subi des températures élevées (200 ° C). [13]

Types de fibre de verre utilisé [ modifier ]

Composition: le type de fibre de verre le plus couramment utilisé dans la fibre de verre est le verre E , qui est un verre alumino-borosilicaté contenant moins de 1% p / p d'oxydes alcalins, principalement utilisé pour les plastiques renforcés de verre. D' autres types de verre utilisés sont A-verre ( A de verre lkali-chaux avec peu ou pas d' oxyde de bore), E-CR-verre ( E LECTRIQUE / C CHIMIQUE R ésistance; alumino-calcique silicate avec moins de 1% en poids / poids alcalin oxydes, à haute résistance à l' acide), C-verre (verre sodocalcique ayant une teneur élevée en oxyde de bore, utilisé pour les fibres discontinues de verre et de l' isolation), D-verre (verre de borosilicate, du nom de son faible D constante ielectric), R-verre (verre de silicate d'aluminium sans MgO et CaO avec des exigences mécaniques élevées commeR einforcement) et verre S (verre alumino-silicate sans CaO mais à haute teneur en MgO avec haute résistance à la traction). [14]

Dénomination et utilisation: la silice pure (dioxyde de silicium), lorsqu'elle est refroidie sous forme de quartz fondu dans un verre sans véritable point de fusion, peut être utilisée comme fibre de verre pour la fibre de verre mais présente l'inconvénient de devoir être travaillée à des températures très élevées. Afin d'abaisser la température de travail nécessaire, d'autres matériaux sont introduits comme «agents fondants» (c'est-à-dire des composants pour abaisser le point de fusion). Verre A ordinaire («A» pour «alcali-chaux») ou verre sodocalcique, broyé et prêt à être refondu, sous forme de calcinverre, a été le premier type de verre utilisé pour la fibre de verre. Le verre E ("E" en raison de l'application électrique initiale), est sans alcali et a été la première formulation de verre utilisée pour la formation continue de filaments. Il représente désormais la majeure partie de la production de fibre de verre dans le monde et est également le plus grand consommateur de boreminéraux dans le monde. Il est sensible à l'attaque des ions chlorure et constitue un mauvais choix pour les applications marines. Le verre S («S» pour «rigide») est utilisé lorsque la résistance à la traction (module élevé) est important et est donc un composite époxy important pour les bâtiments et les avions (il est appelé verre R, «R» pour «renforcement» en Europe ). Le verre C («C» pour «résistance chimique») et le verre T («T» signifie «isolant thermique» - une variante nord-américaine du verre C) sont résistants aux attaques chimiques; les deux se retrouvent souvent dans les qualités isolantes de fibre de verre soufflée. [15]

Tableau de certains types de fibre de verre de commun [ modifier ]

MatérielGravité spécifiqueRésistance à la traction MPa (ksi)Résistance à la compression MPa (ksi)
Résine de polyester (non renforcée) [16]1,2855 (7,98)140 (20,3)
Polyester et stratifié mat à fils coupés 30% verre E [16]1,4100 (14,5)150 (21,8)
Stratifié de polyester et de mèches tissées 45% verre E [16]1,6250 (36,3)150 (21,8)
Tissu stratifié en polyester et satin à 55% verre E [16]1,7300 (43,5)250 (36,3)
Stratifié polyester et rovings continus 70% verre E [16]1,9800 (116)350 (50,8)
Composite époxy E-Glass [17]1,991 770 (257)
Composite époxy S-Glass [17]1,952 358 (342)

Applications [ modifier ]

Un cryostat en fibre de verre

La fibre de verre est un matériau extrêmement polyvalent en raison de sa légèreté, de sa résistance intrinsèque, de sa finition résistante aux intempéries et de sa variété de textures de surface.

Le développement du plastique renforcé de fibres à usage commercial a fait l'objet de nombreuses recherches dans les années 1930. Il présentait un intérêt particulier pour l'industrie aéronautique. Un moyen de production de masse de brins de verre a été accidentellement découvert en 1932 lorsqu'un chercheur d' Owens-Illinois a dirigé un jet d'air comprimé sur un courant de verre fondu et produit des fibres. Après qu'Owens a fusionné avec la société Corning en 1935, Owens Corning a adapté la méthode pour produire son "Fiberglas" breveté (un "s"). Une résine appropriée pour combiner le "Fiberglas" avec un plastique a été développée en 1936 par du Pont. Le premier ancêtre des résines polyester modernes est le Cyanamid de 1942. Des systèmes de durcissement au peroxyde étaient alors utilisés.

Pendant la Seconde Guerre mondiale, la fibre de verre a été développée pour remplacer le contreplaqué moulé utilisé dans les radômes d' avions (la fibre de verre étant transparente aux micro-ondes ). Sa première application civile principale a été la construction de bateaux et de carrosseries de voitures de sport, où elle a été acceptée dans les années 1950. Son utilisation s'est étendue aux secteurs de l'automobile et des équipements sportifs. Dans la production de certains produits, tels que les avions, la fibre de carbone est maintenant utilisée au lieu de la fibre de verre, qui est plus résistante en volume et en poids.

Les techniques de fabrication avancées telles que les pré-pregs et les mèches de fibres étendent les applications de la fibre de verre et la résistance à la traction possible avec les plastiques renforcés de fibres.

La fibre de verre est également utilisée dans l' industrie des télécommunications pour protéger les antennes , en raison de sa perméabilité RF et de ses faibles propriétés d' atténuation du signal . Il peut également être utilisé pour dissimuler d'autres équipements où aucune perméabilité du signal n'est requise, tels que des armoires d'équipement et des structures de support en acier , en raison de la facilité avec laquelle il peut être moulé et peint pour se fondre avec les structures et surfaces existantes. D'autres utilisations comprennent des isolants électriques en forme de feuille et des composants structurels que l'on trouve couramment dans les produits de l'industrie électrique.

En raison de sa légèreté et de sa durabilité, la fibre de verre est souvent utilisée dans les équipements de protection tels que les casques. De nombreux sports utilisent des équipements de protection en fibre de verre, tels que des masques de gardien de but et de receveur.

Les réservoirs de stockage [ modifier ]

Plusieurs grands réservoirs en fibre de verre dans un aéroport

Les réservoirs de stockage peuvent être en fibre de verre avec des capacités allant jusqu'à environ 300 tonnes . Des réservoirs plus petits peuvent être fabriqués avec un tapis de fils coupés coulé sur un réservoir interne en thermoplastique qui agit comme une préforme pendant la construction. Des réservoirs beaucoup plus fiables sont fabriqués en utilisant un tapis tissé ou une fibre enroulée en filament, avec l'orientation de la fibre perpendiculaire à la contrainte de cercle imposée dans la paroi latérale par le contenu. Ces réservoirs ont tendance à être utilisés pour le stockage de produits chimiques car le revêtement en plastique (souvent en polypropylène ) est résistant à une large gamme de produits chimiques corrosifs. La fibre de verre est également utilisée pour les fosses septiques .

Maison de construction [ modifier ]

Un dôme en fibre de verre à Davis, Californie

Les plastiques renforcés de verre sont également utilisés pour produire des composants de construction de maison tels que le stratifié de toiture, les encadrements de porte, les auvents de porte, les auvents et lucarnes de fenêtre, les cheminées, les systèmes de couronnement et les têtes avec des clés de voûte et des appuis. Le poids réduit du matériau et sa manipulation plus facile, par rapport au bois ou au métal, permettent une installation plus rapide. Les panneaux à effet brique en fibre de verre produits en série peuvent être utilisés dans la construction de logements composites et peuvent inclure une isolation pour réduire les pertes de chaleur.

Pétrole et gaz des systèmes de levage artificiel [ modifier ]

Dans les applications de pompage à tige, les tiges en fibre de verre sont souvent utilisées pour leur rapport résistance à la traction / poids élevé. Les tiges en fibre de verre offrent un avantage par rapport aux tiges en acier car elles s'étirent plus élastiquement ( module de Young inférieur ) que l'acier pour un poids donné, ce qui signifie que plus d'huile peut être soulevée du réservoir d'hydrocarbures à la surface à chaque course, tout en réduisant la charge sur le pompage unité.

Cependant, les tiges en fibre de verre doivent être maintenues en tension, car elles se séparent fréquemment si elles sont placées même dans une petite quantité de compression. La flottabilité des tiges au sein d'un fluide amplifie cette tendance.

Piping [ modifier ]

Les tuyaux GRP et GRE peuvent être utilisés dans une variété de systèmes aériens et souterrains, y compris ceux pour:

  • dessalement
  • traitement de l'eau
  • réseaux de distribution d'eau
  • usines de traitement chimique
  • eau utilisée pour la lutte contre l'incendie
  • eau chaude et froide
  • boire de l'eau
  • eaux usées / eaux usées, déchets municipaux
  • gaz de pétrole liquéfié

Des exemples de fibre de verre utilisent [ modifier ]

Kayaks en fibre de verre
Statue en fibre de verre, copie de l'antique statue romaine en bronze de la Victoire ailée dans le musée Santa Giulia à Brescia .
  • Bricolage arcs / jeunesse classique; arcs longs
  • Poteaux de saut à la perche
  • Poignées d'équipement (marteaux, haches, etc.)
  • Feux de circulation
  • Coques de navire
  • Aviron et avirons
  • Tuyaux d'eau
  • Pales de rotor d'hélicoptère
  • Planches de surf , [18] piquets de tente
  • Planeurs , voitures en kit , microcars, karts, carrosseries, kayaks , toits plats, camions
  • Pods, dômes et éléments architecturaux où un poids léger est nécessaire
  • Pièces de carrosserie automobiles et carrosseries automobiles entières (par exemple, Sabre Sprint , Lotus Elan , Anadol , Reliant , Quantum Quantum Coupé, Chevrolet Corvette et Studebaker Avanti , et soubassement DMC DeLorean )
  • Couvercles et structures d'antenne, tels que radômes , antennes de diffusion UHF et tuyaux utilisés dans les antennes à faisceau hexagonal pour les communications radio amateurs
  • Réservoirs et navires en PRF: Le PRF est largement utilisé pour fabriquer des équipements chimiques et des réservoirs et des navires. BS4994 est une norme britannique relative à cette application.
  • La plupart des vélomobiles commerciaux
  • La plupart des cartes de circuits imprimés se composent de couches alternées de cuivre et de fibre de verre FR-4
  • Grandes pales d' éoliennes commerciales
  • Bobines RF utilisées dans les scanners IRM
  • Ensembles de batterie
  • Couvercles de protection pour installations sous-marines
  • Renforcement de la chaussée en asphalte , comme couche intermédiaire en tissu ou en maille entre les ascenseurs [19]
  • Casques et autres équipements de protection utilisés dans divers sports
  • Moulages orthopédiques [20]
  • Le caillebotis en fibre de verre est utilisé pour les passerelles sur les navires et les plates-formes pétrolières, et dans les usines
  • Colonnes composites renforcées de fibres
  • Toboggans
  • fabrication de sculpture
  • Étangs à poissons ou étangs à poissons en parpaings.

Méthodes de construction [ modifier ]

Enroulement filamentaire [ edit ]

Bobinage de filamentest une technique de fabrication principalement utilisée pour la fabrication de structures ouvertes (cylindres) ou fermées (récipients sous pression ou réservoirs). Le processus consiste à enrouler des filaments sous tension sur un mandrin mâle. Le mandrin tourne tandis qu'un oeil de vent sur un chariot se déplace horizontalement, déposant les fibres dans le motif souhaité. Les filaments les plus courants sont des fibres de carbone ou de verre et sont recouverts de résine synthétique lorsqu'ils sont enroulés. Une fois que le mandrin est complètement recouvert à l'épaisseur souhaitée, la résine est durcie; souvent, le mandrin est placé dans un four pour y parvenir, bien que parfois des radiateurs soient utilisés avec le mandrin toujours en rotation dans la machine. Une fois la résine durcie, le mandrin est retiré, laissant le produit final creux. Pour certains produits tels que les bouteilles de gaz, le `` mandrin ''est une partie permanente du produit fini formant une doublure pour éviter les fuites de gaz ou comme barrière pour protéger le composite du fluide à stocker.

L'enroulement filamentaire est bien adapté à l'automatisation et il existe de nombreuses applications, telles que les tuyaux et les petits récipients sous pression qui sont enroulés et durcis sans aucune intervention humaine. Les variables contrôlées pour l'enroulement sont le type de fibre, la teneur en résine, l'angle du vent, le câble ou la bande passante et l'épaisseur du faisceau de fibres. L'angle auquel la fibre a un effet sur les propriétés du produit final. Un «cerceau» à angle élevé fournira une résistance circonférentielle ou «d'éclatement», tandis que des motifs à angle inférieur (polaires ou hélicoïdaux) fourniront une plus grande résistance à la traction longitudinale.

Les produits actuellement fabriqués à l'aide de cette technique vont des tuyaux, clubs de golf, boîtiers à membrane d'osmose inverse, rames, fourches de vélo, jantes de vélo, poteaux de puissance et de transmission, réservoirs sous pression aux carters de missiles, fuselages d'aéronefs et lampadaires et mâts de yacht.

Fibre de verre main opération lay-up [ modifier ]

Un agent de démoulage, généralement sous forme de cire ou de liquide, est appliqué sur le moule choisi pour permettre au produit fini d'être retiré proprement du moule. Résine - généralement un thermodurcissable en 2 partiespolyester, vinyle ou époxy - est mélangé avec son durcisseur et appliqué sur la surface. Des feuilles de tapis en fibre de verre sont déposées dans le moule, puis plus de mélange de résine est ajouté à l'aide d'un pinceau ou d'un rouleau. Le matériau doit être conforme au moule et l'air ne doit pas être emprisonné entre la fibre de verre et le moule. Une résine supplémentaire est appliquée et éventuellement des feuilles supplémentaires de fibre de verre. Une pression manuelle, un vide ou des rouleaux sont utilisés pour s'assurer que la résine sature et mouille complètement toutes les couches, et que toutes les poches d'air sont éliminées. Le travail doit être effectué rapidement avant que la résine ne commence à durcir, à moins que des résines à haute température ne soient utilisées qui ne durciront pas tant que la pièce ne sera pas chauffée dans un four. [21]Dans certains cas, le travail est recouvert de feuilles de plastique et le vide est dessiné sur le travail pour éliminer les bulles d'air et presser la fibre de verre à la forme du moule. [22]

Fibre de verre pulvérisent opération mise en place [ modifier ]

Le processus de stratification par pulvérisation de fibre de verre est similaire au processus de stratification à la main mais diffère dans l'application de la fibre et de la résine sur le moule. La pulvérisation est un processus de fabrication de composites à moulage ouvert où la résine et les renforts sont pulvérisés sur un moule. La résine et le verre peuvent être appliqués séparément ou simultanément "hachés" dans un courant combiné à partir d'un pistolet hacheur. [23] Les ouvriers déploient le spray-up pour compacter le stratifié. Du bois, de la mousse ou un autre matériau de noyau peut ensuite être ajouté, et une couche de pulvérisation secondaire imprègne le noyau entre les stratifiés. La pièce est ensuite durcie, refroidie et retirée du moule réutilisable.

Opération de pultrusion [ modifier ]

Schéma du processus de pultrusion

La pultrusion est une méthode de fabrication utilisée pour fabriquer des matériaux composites solides et légers. Dans la pultrusion, le matériau est tiré à travers des machines de formage en utilisant soit une méthode main sur main, soit une méthode à rouleau continu (par opposition à l' extrusion , où le matériau est poussé à travers des matrices). Dans la pultrusion de fibre de verre, les fibres (le matériau en verre) sont tirées des bobines à travers un dispositif qui les enduit d'une résine. Ils sont ensuite généralement traités thermiquement et coupés à longueur. La fibre de verre produite de cette manière peut être fabriquée dans une variété de formes et de sections transversales, telles que des sections transversales W ou S.

Gauchissement [ modifier ]

Une caractéristique notable de la fibre de verre est que les résines utilisées sont sujettes à une contraction pendant le processus de durcissement. Pour le polyester, cette contraction est souvent de 5 à 6%; pour l'époxy, environ 2%. Comme les fibres ne se contractent pas, ce différentiel peut créer des changements dans la forme de la pièce pendant le durcissement. Des distorsions peuvent apparaître des heures, des jours ou des semaines après la prise de la résine.

Bien que cette distorsion puisse être minimisée par l'utilisation symétrique des fibres dans la conception, une certaine quantité de contrainte interne est créée; et si elle devient trop importante, des fissures se forment.

Risques pour la santé [ modifier ]

En juin 2011, le National Toxicology Program (NTP) a retiré de son rapport sur les cancérogènes toute la laine de verre biosoluble utilisée dans l' isolation des maisons et des bâtiments et pour les produits non isolants. [24] Cependant, le NTP considère que la poussière de verre fibreux est "raisonnablement anticipée [comme] cancérogène pour l'homme (Certaines fibres de laine de verre (inhalables))". [25] De même, le Bureau californien de l'évaluation des risques pour la santé environnementale («OEHHA») a publié une modification de novembre 2011 à sa liste de la Proposition 65 pour inclure uniquement «les fibres de laine de verre (inhalables et biopersistantes)». [26]Les actions du NTP américain et de l'OEHHA de Californie signifient qu'une étiquette d'avertissement de cancer pour l'isolation des maisons et des bâtiments en fibre de verre biosoluble n'est plus requise en vertu de la loi fédérale ou californienne. Toutes les laines de fibre de verre couramment utilisées pour l'isolation thermique et acoustique ont été reclassées par le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC) en octobre 2001 comme non classables quant à la cancérogénicité pour l'homme (groupe 3). [27]

Les personnes peuvent être exposées à la fibre de verre sur le lieu de travail en la respirant, en la contactant avec la peau ou dans les yeux. L' Occupational Safety and Health Administration (OSHA) a fixé la limite légale (limite d' exposition autorisée ) pour l'exposition à la fibre de verre sur le lieu de travail à 15 mg / m 3 au total et à 5 mg / m 3 en exposition respiratoire sur une journée de travail de 8 heures. Le National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) a fixé une limite d'exposition recommandée (REL) de 3 fibres / cm 3 (moins de 3,5 micromètres de diamètre et plus de 10 micromètres de longueur) comme une moyenne pondérée dans le temps sur une 8 -heure de travail, et une limite totale de 5 mg / m 3 . [28]

L'Union européenne et l'Allemagne classent les fibres vitreuses synthétiques comme possiblement ou probablement cancérigènes, mais les fibres peuvent être exemptées de cette classification si elles passent des tests spécifiques. Les preuves de ces classifications proviennent principalement d'études sur des animaux de laboratoire et des mécanismes de la cancérogenèse. Les études épidémiologiques sur la laine de verre ont été examinées par un groupe d'experts internationaux réuni par le CIRC. Ces experts ont conclu: «Les études épidémiologiques publiées au cours des 15 années écoulées depuis la précédente revue des monographies du CIRC de ces fibres en 1988 ne fournissent aucune preuve de risques accrus de cancer du poumon ou de mésothéliome (cancer de la muqueuse des cavités corporelles) dus aux expositions professionnelles pendant la fabrication de ces matériaux, et des preuves globalement inadéquates de tout risque de cancer. " [27]Un examen des risques pour la santé de 2012 pour la Commission européenne a déclaré que l'inhalation de fibre de verre à des concentrations de 3, 16 et 30 mg / m3 "n'a pas induit de fibrose ni de tumeurs, sauf une inflammation pulmonaire transitoire qui a disparu après une période de récupération post-exposition." [29] Des revues similaires des études épidémiologiques ont été menées par l'Agence pour les substances toxiques et le registre des maladies ("ATSDR"), [30] le National Toxicology Program, [31] la National Academy of Sciences [32] et Harvard's Medical and Les écoles de santé publique [33] qui sont parvenues à la même conclusion que le CIRC selon laquelle il n’existe aucune preuve d’un risque accru d’exposition professionnelle aux fibres de laine de verre.

La fibre de verre irrite les yeux, la peau et le système respiratoire. Les symptômes potentiels comprennent une irritation des yeux, de la peau, du nez, de la gorge, une dyspnée (difficulté respiratoire); mal de gorge, enrouement et toux. [25] Les preuves scientifiques démontrent que la fibre de verre peut être fabriquée, installée et utilisée en toute sécurité lorsque les pratiques de travail recommandées sont suivies pour réduire l'irritation mécanique temporaire. [34] Malheureusement, ces pratiques de travail ne sont pas toujours suivies et la fibre de verre est souvent laissée à découvert dans les sous-sols qui deviennent plus tard occupés. L'isolant en fibre de verre ne doit jamais être laissé exposé dans une zone occupée, selon l'American Lung Association. [35]

Pendant le durcissement des résines, des vapeurs de styrène sont libérées. Ceux-ci sont irritants pour les muqueuses et les voies respiratoires. Par conséquent, l'ordonnance sur les substances dangereuses en Allemagne dicte une limite maximale d'exposition professionnelle de 86 mg / m 3 . À certaines concentrations, un mélange potentiellement explosif peut se produire. La poursuite de la fabrication de composants en PRV (meulage, coupe, sciage) crée de la poussière fine et des copeaux contenant des filaments de verre, ainsi que de la poussière collante, en quantités suffisamment élevées pour affecter la santé et la fonctionnalité des machines et des équipements. L'installation d'équipements d'extraction et de filtration efficaces est nécessaire pour garantir la sécurité et l'efficacité. [36]

Voir aussi [ modifier ]

  • Composé de moulage en vrac
  • Polymère renforcé de fibre de carbone
  • Ignace Dubus-Bonnel
  • Stratification de feuilles de fibre de verre
  • G10 (matériau)
  • Fibres de verre
  • Béton renforcé de fibre de verre
  • Composé de moulage de feuille

Références [ modifier ]

  1. ^ Mayer, Rayner M. (1993). Conception avec des plastiques renforcés . Springer. p. 7. ISBN 978-0-85072-294-9.
  2. ^ Nawy, Edward G. (2001). Fondamentaux du béton haute performance (2 éd.). John Wiley et fils. p. 310. ISBN 978-0-471-38555-4.
  3. ^ Mitchell, Steve (novembre 1999). «La naissance des bateaux en fibre de verre», The Good Ole Boat.
  4. ^ "Entrée pour US 232122 A (14-Sep-1880)". Publication de brevet américain. Récupéré le 9 octobre 2013.
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Liens externes [ modifier ]

  • Médias liés au plastique renforcé de verre sur Wikimedia Commons